1、2015-2016学年甘肃省武威五中高二（下）期中物理试卷一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分1-10小题只有一个选项符合题目要求，11-12题至少有一个选项符合题目要求）1矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）A穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零2一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等（）A交流电的频率B电流的有效值C电功率D磁通量变化率3交流发
2、电机在工作时的电动势为e=Emsint，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（）AEmsinB2EmsinCEmsin2tD2Emsin2t4两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交流电和方波形交变电流，两种交变电流的最大值相等，周期相等则在一个周期内，正弦式交流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于（）A3：1B1：2C2：1D4：35如图所示的电路中，已知交变电源的电压u=V，电阻R=100，不考虑电源内阻对电路的影响，则电流表和电压表的读数分别为（）A1.41A，220VB2A，200VC1.41A，141VD2A，100V6一个按
3、正弦规律变化的交变电流的图象如图所示，由图可知（）该交变电流的频率为0.2Hz；该交变电流的有效值为14.1A；该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin0.02tA；t=时刻，该交变电流大小与其有效值相等ABCD7一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e=220sin 100t V，现有如下的说法，其中正确的是（）A该交流发电机线圈的转速为50 r/sB在t=0时，线圈中的磁通量为0C若加在标有“220 V，100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变8如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三
4、者并联，接在交变电路中，三只灯泡亮度相同若只将交变电流的频率增大，则（）A三只灯泡亮度不变B三只灯泡都将变亮Ca亮度不变，b变亮，c变暗Da亮度不变，b变暗，c变亮9一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e=10sin4t（V）则（）A交流的频率是4HzB当t=0时线圈平面跟磁感线平行C当t=0.5时，e有最大值D交流的周期是0.5s10如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20：1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V，60W”灯泡一只，且灯光正常发光则（）A电流表的示数为AB电源输出功率为1200WC电流表的示数为AD原线圈两端的电压为11V11线圈在磁场中匀速转动产生的交流
5、电的瞬时电动势为e=10sin20t（V），则下列说法正确的是（）At=0时，线圈平面位于中性面Bt=0时，穿过线圈的磁通量最大Ct=0时，导线切割磁感线的有效速度最大Dt=0.4s时，e达到峰值10V12一交流电流的图象如图所示，由图可知（） A用电流表测该电流其示数为10 AB该交流电流的频率为100 HzC该交流电流通过10电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD该交流电流即时值表达式为i=10sin628t A二、填空题（每空4分，共20分）13一理想变压器，输出端接一个标示有“12V，6W”字样的灯泡时，恰好正常发光，而此时测得原线圈电压为220V，则此变压器得原、副线圈匝数比=1
6、4如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比为n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等a、b端加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB=；两电阻两端的电压之比UA：UB=15一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e=200sin100t V，则此发电机产生的电动势的最大值为V，有效值为V三、计算题（共计32分）16一台发电机在产生正弦式交变电流如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式其电动势的有效值是多少？17交变电流电压的瞬时值u=umsinV，当t=1/600s是，u=55V，求当
7、此电流通过电阻为10的电炉时，电炉消耗的功率18如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P1=50kW，输出电压U1=500V，升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=1：5，两个变压器间的输电导线的总电阻R=15，降压变压器的输出电压U4=220V，变压器本身的损耗忽略不计，求：（1）升压变压器副线圈两端的电压U2（2）输电线上损耗的电功率P损（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n42015-2016学年甘肃省武威五中高二（下）期中物理试卷参考答案与试题解析一、选择题（本题共12小题，每小题4分，共48分1-10小题只有一个选项符合题目要求，11-
8、12题至少有一个选项符合题目要求）1矩形线圈在匀强磁场中绕着垂直磁感线方向的轴匀速转动，当线圈通过中性面时，下列说法中正确的是（）A穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势最大B穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势最大C穿过线圈的磁通量最大，线圈中的感应电动势等于零D穿过线圈的磁通量等于零，线圈中的感应电动势等于零【考点】法拉第电磁感应定律【分析】矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时，线圈中产生正弦式电流在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大，感应电动势为零线圈每通过中性面一次，电流方向改变一次【解答】解：在中性面时，线圈与磁场垂直，磁通量最大此时线框切割速度与磁感线平行，
9、则线圈中产生感应电动势最小；而当穿过线圈的磁通量等于零，切割速度与磁感线垂直，则线圈中的感应电动势最大，故ABD错误，C正确；故选：C2一个正常工作的理想变压器的原副线圈中，下列的哪个物理量不一定相等（）A交流电的频率B电流的有效值C电功率D磁通量变化率【考点】变压器的构造和原理【分析】变压器的电流与匝数成反比，输入功率等于输出功率，磁通量的变化率相同，频率不变【解答】解：交流电的电流与匝数成反比，变压器的变压原理即为在同一个铁芯中磁通量的变化率相同，输入功率等于输出功率，变压器只改变电压和电流不改变电流的频率、电功率及磁通量的变化率故不一定相等的只有B故选：B3交流发电机在工作时的电动势为e
10、=Emsint，若将其线框的转速提高到原来的两倍，其他条件不变，则其电动势变为（）AEmsinB2EmsinCEmsin2tD2Emsin2t【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsint，其中Em=nBS，当将其电枢的转速提高到原来2倍时，Em和都增加2倍，再进行选择【解答】解：感应电动势的瞬时值表达式为e=Emsint，当将其电枢的转速提高到原来2倍时，由=2n，Em=nBS，可知，Em和都增加2倍，其表达式变为：e=2Emsin2t故D正确，ABC错误；故选：D4两个相同的电阻，分别通以如图所示的正弦交流电和方波形交变电流，两种交变电流的
11、最大值相等，周期相等则在一个周期内，正弦式交流在电阻上产生的焦耳热Q1与方波式交流在电阻上产生的焦耳热Q2之比等于（）A3：1B1：2C2：1D4：3【考点】正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】根据焦耳定律Q=I2Rt求解热量，其中I是有效值对于正弦式电流有效值I1=对于方波，有效值I2=Im【解答】解：两种交变电流的最大值为Im对于正弦式电流有效值I1=对于方波，有效值I2=Im根据焦耳定律得： Q1=I12RT Q2=I22RT则 Q1：Q2=1：2故选B5如图所示的电路中，已知交变电源的电压u=V，电阻R=100，不考虑电源内阻对电路的影响，则电流表和电压表的读数分别为（）A1
12、.41A，220VB2A，200VC1.41A，141VD2A，100V【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】由交流电源的表达式可知电源电压的有效值，则由欧姆定律可求得电流及电压表的示数【解答】解：由表达式可知，交流电源电压的有效值U=V=200V； 由欧姆定律可知，电路中电流I=，故B正确；故选：B6一个按正弦规律变化的交变电流的图象如图所示，由图可知（）该交变电流的频率为0.2Hz；该交变电流的有效值为14.1A；该交变电流的瞬时值表达式为i=20sin0.02tA；t=时刻，该交变电流大小与其有效值相等ABCD【考点】正弦式电流的图象和三
13、角函数表达式；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】由正弦交变电压的图象读出电流的最大值Im，即为峰值Im根据I=Im求出有效值I直接读出相邻峰值之间的时间间隔，即为周期由f=求出频率【解答】解：、题中图象描述的是电流随时间的变化关系，周期为T=0.02s，故频率为f=50Hz，故错误、由图可知，该交流电的峰值是20A，则有效值为I=20A=10A=14.1A；故正确；、角速度=100，交变电流瞬时值表达式i=20sin100t（A），故错误；、t=时刻，电流i=Imsin=Im，该交变电流大小与其有效值相等，故正确；故选：B7一交流发电机，当转速为n1时，其交变电动势e=220sin
14、 100t V，现有如下的说法，其中正确的是（）A该交流发电机线圈的转速为50 r/sB在t=0时，线圈中的磁通量为0C若加在标有“220 V，100 W”的灯泡的两端，灯泡能正常发光D若线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值增大一倍而频率不变【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式；交流发电机及其产生正弦式电流的原理【分析】本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等【解答】解：A、交变电动势的瞬时值表达式为：e=220sin100t（V），=100rad/s，所以该交流发电机线圈的转速为n=
15、50r/s，故A正确；B、当t=0时，e=0，此时线圈处在中性面上，磁通量最大，故B错误；B、C、交变电动势的有效值是U=V，若加在标有“220V，100W”的灯泡的两端，灯泡不能正常发光，故C错误；D、若交变电压的最大值为：Em=NBS，线圈的转速加倍，则交变电压的最大值、有效值均增大一倍，频率f=，所以频率增大一倍故D错误；故选：A8如图所示，三只完全相同的灯泡a、b、c分别与电阻R、电感L、电容C串联，再将三者并联，接在交变电路中，三只灯泡亮度相同若只将交变电流的频率增大，则（）A三只灯泡亮度不变B三只灯泡都将变亮Ca亮度不变，b变亮，c变暗Da亮度不变，b变暗，c变亮【考点】电容器和电
16、感器对交变电流的导通和阻碍作用【分析】根据电感的特性：通低频、阻高频及电容器的特性：通高频、阻低频来分析流过各支路对电流的阻碍作用的变化，然后分析个支路的电流的变化，进而分析灯泡亮度的变化【解答】解：根据电感的特性：通低频、阻高频，当电源的频率变高时，电感对电流的感抗增大，b灯变暗；根据电容器的特性：通调频、阻低频，当电源的频率变高时，电容哭喊对电流的容抗减小，c灯变亮而电阻的亮度与频率无关，a灯亮度不变故D正确，ABC错误；故选：D9一只矩形线圈在匀强磁场中转动产生的交流电动势e=10sin4t（V）则（）A交流的频率是4HzB当t=0时线圈平面跟磁感线平行C当t=0.5时，e有最大值D交流
17、的周期是0.5s【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式【分析】本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知知道其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等【解答】解：A、交流电动势e=10sin4t（V），交流的频率f=2Hz，故A错误；B、当t=0时e=0，此时线圈处在中性面上，故B错误；C、当t=0.5时，e=0，故C错误；D、交流的周期T=0.5s，故D正确；故选：D10如图所示，理想变压器原、副线圈匝数之比为20：1，原线圈接正弦交流电源，副线圈接入“220V，60W”灯泡一只，且灯光正常发光则（）A电流表的示数为AB电源输出功率为12
18、00WC电流表的示数为AD原线圈两端的电压为11V【考点】变压器的构造和原理【分析】在理想的变压器中的输入功率和输出功率的大小相等，电压与匝数成正比，电流与匝数成反比【解答】解：由于灯泡正常发光知，变压器副线圈两端的电压为220V，副线圈中的电流为A，变压器的输出功率为60W，有变压器的变压比得，原线圈两端的电压为4400V，变压器的变流比关系得，电流表的示数为A，所以，选项C、D正确，A、B错误；故选：CD11线圈在磁场中匀速转动产生的交流电的瞬时电动势为e=10sin20t（V），则下列说法正确的是（）At=0时，线圈平面位于中性面Bt=0时，穿过线圈的磁通量最大Ct=0时，导线切割磁感线
19、的有效速度最大Dt=0.4s时，e达到峰值10V【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式；法拉第电磁感应定律；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】本题考查了交流电的描述，根据交流电的表达式，可知其最大值，以及线圈转动的角速度等物理量，然后进一步求出其它物理量，如有效值、周期、频率等【解答】解：A、t=0时，瞬时电动势为e=10sin20t（V）=0，则线圈平面位于中性面，此时通过线圈的磁通量最大，所以选项AB正确C、当t=0时，感应电动势为零，则导线切割磁感线的有效速度最小，故C错误D、瞬时电动势为e=10sin20t（V），可知周期T=0.1s，当t=0.4 s时，e仍是最小，故选
20、项D错误故选：AB12一交流电流的图象如图所示，由图可知（） A用电流表测该电流其示数为10 AB该交流电流的频率为100 HzC该交流电流通过10电阻时，电阻消耗的电功率为1 000 WD该交流电流即时值表达式为i=10sin628t A【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】由图象知电流的有效值、周期，从而得出频率和角速度，求功率用有效值【解答】解：A、电流表显示的是有效值，示数为A=10A，故A正确；B、由图象知周期为0.01s，频率为周期的倒数100Hz，故B正确；B、C、电阻消耗的功率P=I2R=（10）210=1000W，故C正确；D
21、、角速度=2f=200=628，所以瞬时值表达式i=10sin628t A，故D正确；故选：ABCD二、填空题（每空4分，共20分）13一理想变压器，输出端接一个标示有“12V，6W”字样的灯泡时，恰好正常发光，而此时测得原线圈电压为220V，则此变压器得原、副线圈匝数比=55：3【考点】变压器的构造和原理【分析】由题意明确输入电压和输出电压，再根据电压之比等于线圈匝数之比即可明确线圈匝数之比【解答】解：根据变压器变压之比等于线圈匝数之比可得：=； 故答案为：55：314如图所示，理想变压器的原副线圈匝数之比为n1：n2=4：1，原线圈回路中的电阻A与副线圈回路中的负载电阻B的阻值相等a、b端
22、加一交流电压后，两电阻消耗的电功率之比PA：PB=1：16；两电阻两端的电压之比UA：UB=1：4【考点】变压器的构造和原理【分析】变压器原副线圈电流与匝数成反比，求出电流之比，根据电阻消耗的功率P=I2R，电阻两端的电压U=IR即可求解【解答】解：根据变压器原副线圈电流与匝数成反比得：电阻消耗的功率P=I2R，所以两电阻消耗的电功率之比PA：PB=1：16 电阻两端的电压U=IR，所以两电阻两端的电压之比UA：UB=1：4故答案为：1：16 1：415一台发电机产生的电动势的瞬时值表达式为：e=200sin100t V，则此发电机产生的电动势的最大值为200V，有效值为200V【考点】正弦式
23、电流的图象和三角函数表达式【分析】根据交流发电机产生的感应电动势e=msint，写出感应电动势的最大值和角速度，根据有效值与最大值的关系求解有效值，【解答】解：由题交流发电机产生的感应电动势的表达式为：e=msint=200sin314t（V）所以电动势的最大值为200V，有效值U=故答案为：200，200三、计算题（共计32分）16一台发电机在产生正弦式交变电流如果发电机电动势的峰值为Em=400V，线圈匀速转动的角速度为=314rad/s，试写出电动势瞬时值的表达式其电动势的有效值是多少？【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式【分析】从中性面开始计算时，线圈中产生正弦式交变电流，表达式为
24、e=Emsint，其中感应电动势的最大值为Em，角频率为根据最大值和有效值间的关系即可求得【解答】解：由交流电的变化规律可推知，若从中性面开始计算时，线圈中电动势的瞬时表达式为：e=Emsint=400sin314t V；e=400sin314 t V 有效值为：答：电动势瞬时值的表达式e=400sin314 tV其电动势的有效值是200V17交变电流电压的瞬时值u=umsinV，当t=1/600s是，u=55V，求当此电流通过电阻为10的电炉时，电炉消耗的功率【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式；正弦式电流的最大值和有效值、周期和频率【分析】根据峰值与有效值的关系求出电热器两端电压的有效
25、值，结合P=求出电热器消耗的功率【解答】解：当t=s是，u=55V，解得V有效值U=消耗的功率P=1210 w答：电炉消耗的功率为1210W18如图所示，一小型发电机通过升压、降压变压器把电能输送给用户，已知发电机的输出功率P1=50kW，输出电压U1=500V，升压变压器原、副线圈匝数比为n1：n2=1：5，两个变压器间的输电导线的总电阻R=15，降压变压器的输出电压U4=220V，变压器本身的损耗忽略不计，求：（1）升压变压器副线圈两端的电压U2（2）输电线上损耗的电功率P损（3）降压变压器原、副线圈的匝数比n3：n4【考点】变压器的构造和原理；远距离输电【分析】（1）先根据变压比公式求解
26、升压变压器的输出电压；（2）变压器不改变功率，由P=UI求出输电线中电流；由功率公式求解输电线上损耗的电功率；（3）求出降压变压器的中输入电压，再由电压与匝数成正比求解降压变压器原、副线圈的匝数比【解答】解：（1）升压变压器的输出电压：U2=U1=2500V（2）传输电流：I2=A=20A损失的功率：P损=I2R=20215=6000W（3）降压变压器的输入电压为：U3=U2I2R=2500V2015V=2200V降压变压器的匝数比： =答：（1）升压变压器的输出电压：U2=2500V（2）输电导线上损失的功率为6000W；（3）降压变压器B2的原、副线圈的匝数比为10：12016年10月29日
